Dřevěné konstrukce a moderní způsoby stykování vlepovanými závitovými tyčemi

Wooden constructions and modern methods of joints by socking coil rods

The method of striking of wooden constructions is very important for the selection of building construction systems. Classical carpenter joints weaken profiles and thus increase wood consumption. The joints thus have unclear stability, strongly dependant on the quality and dampness of wood. There are also less and less good craftsmen for this type of work. The usage of metal or more precisely steel elements for joints of wooden components is brought about by the material characteristics of wood and the concentration of strain in the joints.

Obr. 1 - Budova plaveckého bazénu s dřevěnými střešními vazníky.

V zemích s rozvinutým stavebnictvím na bázi dřeva je k dispozici široká škála stykových ocelových prvků, úspěšně se tyto díly vyrábějí už i u nás. Ve stavebnictví se používají vlepené závitové tyče již dvacet let – při rekonstrukcích dřevěných staveb, zesilování konstrukčních detailů, náhradě a nastavení zdegradovaných částí dřevěných trámů atd. Současný výzkum ukazuje možnosti užití v nových konstrukčních systémech budov. V dalším textu je uveden příklad použití vlepených závitových tyčí při rekonstrukci dřevěných konstrukcí a také vývoj nových konstrukčních soustav se styky s vlepovanými závitovými tyčemi.

REKONSTRUKCE HAVAROVANÝCH LEPENÝCH DŘEVĚNÝCH VAZNÍKŮ STŘECHY

Gymnázium v Praze – Nových Butovicích provozuje plavecký bazén zastřešený dřevěnými pultovými lepenými vazníky (obr. 1). Hlavními nosnými prvky jeho zastřešení jsou dřevěné lepené vazníky obdélníkového průřezu rozměrů 165 × 951 mm na rozpětí 12 m. Rozteče mezi vazníky jsou nad bazénem6 m, u kraje haly pak jsou vzdálenosti menší (5,5 m). Mezi vazníky jsou pnuty lepené vaznice uložené v ocelových třmenech připevněných k vazníkům hřeby, resp. vruty. Vazníky, vaznice a prkenné pobíjení podhledu jsou opatřeny tmavohnědým nátěrem.

Vznik haly s bazénem měl poměrně složitou historii. Lepené dřevěné vazníky byly vyrobeny v roce 1992 v Armabetonu Praha a pak uloženy na neznámém místě. Montovaly se až v roce 1997. V prosinci roku 2000, tj. po třech letech provozu bazénu, bylo zjištěno progresivní rozlepení vazníků a vaznic (obr. 2 a 3). Dokumentace k nosné konstrukci nebyla k dispozici – nebyla uložena na stavebním úřadě ani u provozovatele stavby. Tento stav je, bohužel, velmi častý – stavební úřady obvykle uchovávají architektonické pohledy na fasády, dispoziční výkresy, které obsahují údaje poměrně snadno ověřitelné změřením a prohlídkou. Statické výpočty, technické zprávy a inženýrská dokumentace obvykle chybí, přičemž tyto informace se získávají obtížně a nákladně, např. sondáží konstrukce apod. Stav konstrukce v prosinci roku 2000 byl kritický. Dva vazníky nad bazénem se rozlepovaly podél celého nosníku ve spárách mezi lamelami. Styk lamel ve vazníku, který je proveden na sraz, vykazoval posun jednotlivých lamel a mezeru ve styku. Jeden vazník měl rozevřenou lepenou spáru uprostřed výšky nosníku, na druhém byla odlepená spodní lamela, která je stykována v polovině rozpětí vazníku v délce 0,5 m. Tato spodní lamela byla zcela odtržena od zbývajícího vazníku. Rovněž byl rozlepen zubový lepený styk spodní lamely. Poblíž podpory byla patrná smyková trhlina přerušující lamelu. Na tomto vazníku byla zřejmá rozevření většiny lepených spár. Lze konstatovat, že návrhová i skutečná únosnost jednoho vazníku byla snížena bezmála na polovinu, únosnost druhého vazníku ještě mnohem více.

Obr. 4 - Schéma ocelového provizorního vzpěradla.

Nástupní organizace Armabetonu zapůjčila lepicí deník z doby výroby dřevěných nosných prvků, kde byl zaznamenán postup výroby vazníků a vaznic. Vazníky podle něj byly vyrobeny v říjnu roku 1992, použité řezivo je smrkové, kvality SB, použité lepidlo převážně Umacol B s tužidlem B1.

Podrobným studiem dokumentu bylo zjištěno nedodržení technologie lepení při výrobě, takže došlo částečně k polymeraci lepidla ještě před jeho aplikací na dřevěné lamely. Lepené spoje byly špatně zakotvené a neměly dostatečnou smykovou únosnost. Do takto nekvalitních nespojených spár mohla vnikat vlhkost z atmosféry v bazénu, takže se dále rozšiřovaly, až došlo k havarijní situaci. Hrozilo náhlé zřícení střechy – bylo tudíž nutné neprodleně konstrukci zajistit a ukončit provoz bazénu. Nejprve byly (bezprostředně před možným sněžením v druhém prosincovém týdnu) ocelovými stojkami provizorně podepřeny střední vaznice, které se opíraly o dno bazénu v jeho střední části, kde je hlavnípodélný nosník dna. Tímto zákrokem bylo sníženo současné stálé zatížení obou poškozených vazníků o 25 %. Po této úpravě byla připravena ocelová vzpěradla, která byla na šest měsíců osazena pod každým vazníkem (obr. 4 a 5).

Obr. 8 - Zdegradované záhlaví stropního trámu

Při letní provozní odstávce bazénu byly konečně zesíleny dřevěné vazníky ocelovými příhradovými vazníky. Spolupůsobení ocelové příhradoviny s původním lepeným vazníkem zajistily vlepované závitové tyče. Byl osazen spodní a horní pás z válcovaných úhelníků a tažené diagonály ze široké oceli na obou bočních stěnách vazníků. Diagonály, pásy a dřevěné vazníky byly připojeny vlepenými (lepidlem Epoxi 1200) závitovými tyčemi s otvory vrtanými na lešení (obr. 6 a 7). Výsledný systém působí jako složená příhradová ocelová a dřevěná plnostěnná soustava. Styk tyčí s ocelovými prvky příhradového vazníku byl zajištěn maticemi. Vaznice byly zesíleny vruty připevněnými překližkovými příložkami.

Možnost stykování stropních trámů vlepenými závitovými tyčemi
Při odstraňování shnilých nebo hmyzem napadených zhlaví stropních trámů (obr. 8) je možné doplnit zhlaví vlepovanými závitovými tyčemi (obr. 9). Smyková síla je přenášena kombinovaným namáháním závitových tyčí, nebo je při větším namáhání možné zabezpečit přenos smyku přeplátováním trámu ve styku. Nejlepší spolupůsobení závitových tyčí se dřevem dávají epoxidová lepidla – trh jich nabízí dostatek.

Celý nezkrácený článek včetně všech fotografií a schémat si můžete přečíst v časopise KONSTRUKCE v čísle 2/2006.

Autor

• Prof. Ing. Vašek Milan Ph.D.